بررسی تجربی و عددی جذب انرژی در نمونه آزمایش سقوط آزاد وزنه با شیار ماشین‌کاری شده در فولاد API X65

Abstract

آزمایش ضربه سقوطی یک آزمایش رایج جهت تعیین خواص دینامیکی و محاسبه انرژی شکست نمونه‌های فولادی می‌باشد. هدف از این تحقیق ارائه روش‌های تجربی، عددی و تحلیلی جهت محاسبه میزان انرژی منتقل شده به نمونه حین اعمال ضربه می‌باشد. نمونه آزمایشگاهی از بدنه لوله فولادی از جنس API X65 با درز جوش مارپیچ با قطر خارجی 1219 میلی‌متر و ضخامت دیواره 3/14 میلی‌متر بریده و تا ابعاد استاندارد ماشین‌کاری شده است. سپس در وسط نمونه شیار شورن به عمق 1/5 میلی‌متر ایجاد و نمونه تحت بارگذاری دینامیکی با سرعت اولیه 3/6 متر بر ثانیه قرار گرفت. آزمایش بر روی سه نمونه با سقوط چکش از ارتفاع 2 متری صورت پذیرفت. با ترسیم و تحلیل نمودارهای انرژی-جابجایی و انرژی-سرعت چکش ضربه زننده یک رابطه خطی بین انرژی شکست نمونه و سرعت چکش بدست آمد. به کمک این رابطه می‌توان با معلوم بودن سرعت چکش ضربه زننده در هر لحظه، انرژی منتقل شده به نمونه و در نهایت انرژی شکست نمونه آزمایشگاهی را بدست آورد. همچنین، به کمک رابطه انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل و معلوم بودن موقعیت و سرعت چکش در هر لحظه می‌توان مقدار انرژی جذب شده داخل نمونه را با فرض ناچیز بودن تلفات بدست آورد.